Astronomie

Astronomie ist eine Naturwissenschaft, die sich mit der Studie von himmlischen Gegenständen (wie Sterne, Planeten, Kometen, Nebelflecke, Sterntrauben und Milchstraßen) und Phänomene befasst, die außerhalb der Atmosphäre der Erde (wie kosmische Hintergrundradiation) entstehen. Es ist mit der Evolution, Physik, Chemie, Meteorologie, und Bewegung von himmlischen Gegenständen, sowie der Bildung und Entwicklung des Weltalls beschäftigt.

Astronomie ist eine der ältesten Wissenschaften. Vorgeschichtliche Kulturen haben astronomische Kunsterzeugnisse wie die ägyptischen Denkmäler, Denkmäler von Nubian und Stonehenge und frühen Zivilisationen wie die Babylonier, Griechen, Chinesen, Inder, Iranier und methodischen durchgeführten Mayabeobachtungen des Nachthimmels zurückgelassen. Jedoch war die Erfindung des Fernrohrs erforderlich, bevor Astronomie im Stande gewesen ist, sich in eine moderne Wissenschaft zu entwickeln. Historisch hat Astronomie Disziplinen als verschieden als astrometry, himmlische Navigation, Beobachtungsastronomie, das Bilden von Kalendern und die Astrologie eingeschlossen, aber, wie man heutzutage häufig betrachtet, ist Berufsastronomie mit der Astrophysik synonymisch.

Während des 20. Jahrhunderts hat sich das Feld der Berufsastronomie in theoretische und Beobachtungszweige aufgespalten. Beobachtungsastronomie wird auf das Erwerben von Daten von Beobachtungen von himmlischen Gegenständen eingestellt, der dann mit Kernprinzipien der Physik analysiert wird. Theoretische Astronomie wird zur Entwicklung des Computers oder der analytischen Modelle orientiert, um astronomische Gegenstände und Phänomene zu beschreiben. Die zwei Feldergänzung einander, mit der theoretischen Astronomie, die sich bemüht, die Beobachtungsergebnisse und Beobachtungen zu erklären, die pflegen werden, theoretische Ergebnisse zu bestätigen.

Amateurastronomen haben zu vielen wichtigen astronomischen Entdeckungen beigetragen, und Astronomie ist eine der wenigen Wissenschaften, wo Dilettanten noch eine aktive Rolle, besonders in der Entdeckung und Beobachtung von vergänglichen Phänomenen spielen können.

Astronomie soll mit der Astrologie, das Glaube-System nicht verwirrt sein, das behauptet, dass menschliche Angelegenheiten mit den Positionen von himmlischen Gegenständen aufeinander bezogen werden. Obwohl die zwei Felder einen allgemeinen Ursprung teilen, sind sie jetzt völlig verschieden.

Wortschatzlehre

Die Wortastronomie (von den griechischen Wörtern astron , "Stern" und von nomos , "Gesetz" oder "Kultur") bedeutet wörtlich "Gesetz der Sterne" (oder "Kultur der Sterne" abhängig von der Übersetzung).

Gebrauch von Begriffen "Astronomie" und "Astrophysik"

Allgemein können entweder der Begriff "Astronomie" oder "die Astrophysik" verwendet werden, um sich auf dieses Thema zu beziehen. Gestützt auf strengen Wörterbuch-Definitionen bezieht sich "Astronomie" auf "die Studie von Gegenständen und Sache außerhalb der Atmosphäre der Erde und ihrer physischen und chemischen Eigenschaften", und "Astrophysik" bezieht sich auf den Zweig der Astronomie, die sich "mit dem Verhalten, den physikalischen Eigenschaften und den dynamischen Prozessen von himmlischen Gegenständen und Phänomenen" befasst. In einigen Fällen, als in der Einführung des einleitenden Lehrbuches Das Physische Weltall durch Frank Shu, kann "Astronomie" verwendet werden, um die qualitative Studie des Themas zu beschreiben, wohingegen "Astrophysik" verwendet wird, um die Physik-orientierte Version des Themas zu beschreiben. Jedoch, da sich modernste astronomische Forschung mit mit der Physik verbundenen Themen befasst, konnte moderne Astronomie wirklich Astrophysik genannt werden. Wenige Felder, wie astrometry, sind rein Astronomie aber nicht auch Astrophysik. Verschiedene Abteilungen, in denen Wissenschaftler Forschung über dieses Thema ausführen, können "Astronomie" und "Astrophysik" teilweise je nachdem verwenden, ob die Abteilung an eine Physik-Abteilung historisch angeschlossen wird, und viele Berufsastronomen Physik aber nicht Astronomie-Grade haben. Eine der wissenschaftlichen Hauptzeitschriften im Feld ist die europäische Zeitschrift genannt die Astronomie und Astrophysik. Die amerikanischen Hauptzeitschriften sind Die Astrophysical Zeitschrift und Die Astronomische Zeitschrift.

Geschichte

In frühen Zeiten hat Astronomie nur die Beobachtung und Vorhersagen der Bewegungen von zum nackten Auge sichtbaren Gegenständen umfasst. In einigen Positionen, wie Stonehenge, haben frühe Kulturen massive Kunsterzeugnisse gesammelt, die wahrscheinlich einen astronomischen Zweck hatten. Zusätzlich zu ihrem feierlichen Gebrauch konnten diese Sternwarten angestellt werden, um die Jahreszeiten, einen wichtigen Faktor im Wissen zu bestimmen, wenn man Getreide, sowie im Verstehen der Länge des Jahres pflanzt.

Bevor Werkzeuge wie das Fernrohr erfunden wurden, musste die frühe Studie der Sterne von den einzigen Standpunkten verfügbar, nämlich hohe Gebäude geführt werden, und legen Sie hoch das Verwenden des nackten Auges nieder. Da sich Zivilisationen, am meisten namentlich in Mesopotamia, China, Ägypten, Griechenland, Indien und Mittelamerika entwickelt haben, wurden astronomische Sternwarten versammelt, und Ideen auf der Natur des Weltalls haben begonnen, erforscht zu werden. Der grösste Teil der frühen Astronomie hat wirklich daraus bestanden, die Positionen der Sterne und Planeten, eine Wissenschaft kartografisch darzustellen, die jetzt auf als astrometry verwiesen ist. Von diesen Beobachtungen wurden frühe Ideen über die Bewegungen der Planeten gebildet, und die Natur der Sonne, des Monds und der Erde im Weltall wurde philosophisch erforscht. Wie man glaubte, war die Erde das Zentrum des Weltalls mit der Sonne, dem Mond und den Sternen, die darum rotieren. Das ist als das geozentrische Modell des Weltalls oder das Ptolemäische System, genannt nach Ptolemy bekannt.

Eine besonders wichtige frühe Entwicklung war der Anfang der mathematischen und wissenschaftlichen Astronomie, die unter den Babyloniern begonnen hat, die die Fundamente für die späteren astronomischen Traditionen gelegt haben, die sich in vielen anderen Zivilisationen entwickelt haben. Die Babylonier haben entdeckt, dass Mondeklipsen in einem sich wiederholenden als ein saros bekannten Zyklus wiedergekehrt sind.

Im Anschluss an die Babylonier wurden bedeutende Fortschritte in der Astronomie im alten Griechenland und der hellenistischen Welt gemacht. Griechische Astronomie wird vom Anfang durch das Suchen einer vernünftigen, physischen Erklärung für himmlische Phänomene charakterisiert. Im 3. Jahrhundert v. Chr. hat Aristarchus von Samos die Größe der Erde berechnet, und hat die Größe und Entfernung des Monds und der Sonne gemessen und war erst, um ein heliocentric Modell des Sonnensystems vorzuschlagen. Im 2. Jahrhundert v. Chr. hat Hipparchus Vorzession entdeckt, hat die Größe und Entfernung des Monds berechnet und hat die frühsten bekannten astronomischen Geräte wie das Astrolabium erfunden. Hipparchus hat auch einen umfassenden Katalog von 1020 Sternen geschaffen, und die meisten Konstellationen der Nordhemisphäre sind auf griechische Astronomie zurückzuführen. Der Antikythera Mechanismus (c. 150-80 v. Chr.) war ein früher analoger Computer, der entworfen ist, um die Position der Sonne, des Monds und der Planeten für ein gegebenes Datum zu berechnen. Technologische Kunsterzeugnisse der ähnlichen Kompliziertheit sind bis zum 14. Jahrhundert nicht wieder erschienen, als mechanische astronomische Uhren in Europa erschienen sind.

Während des Mittleren Alters war Astronomie im mittelalterlichen Europa mindestens bis zum 13. Jahrhundert größtenteils stehend. Jedoch ist Astronomie in der islamischen Welt und den anderen Teilen der Welt gediehen. Das hat zum Erscheinen der ersten astronomischen Sternwarten in der moslemischen Welt bis zum Anfang des 9. Jahrhunderts geführt. In 964, die Milchstraße von Andromeda, wurde die größte Milchstraße in Local Group, die Milchstraße enthaltend, vom persischen Astronomen Azophi entdeckt und zuerst in seinem Buch von Festen Sternen beschrieben. Der SN 1006 Supernova, der hellste offenbare Umfang Sternereignis in der registrierten Geschichte, wurde vom ägyptischen arabischen Astronomen Ali ibn Ridwan und den chinesischen Astronomen in 1006 beobachtet. Einige der prominenten islamischen (größtenteils persisch und arabisch) Astronomen, die bedeutende Beiträge zur Wissenschaft geleistet haben, schließen Al-Battani, Thebit, Azophi, Albumasar, Biruni, Arzachel, Al-Birjandi und die Astronomen der Sternwarten von Maragheh und Samarkand ein. Astronomen während dieser Zeit haben viele arabische für individuelle Sterne jetzt verwendete Namen eingeführt. Es wird auch geglaubt, dass die Ruinen am Großen Simbabwe und Timbuktu eine astronomische Sternwarte aufgenommen haben können. Europäer hatten vorher geglaubt, dass es keine astronomische Beobachtung im vorkolonialen Mittleren Alter gegeben hatte, das das subsaharische Afrika, aber die modernen Entdeckungen sonst zeigt.

Wissenschaftliche Revolution

Während der Renaissance hat Nicolaus Copernicus ein heliocentric Modell des Sonnensystems vorgeschlagen. Seine Arbeit wurde verteidigt, hat sich darauf ausgebreitet, und hat durch Galileo Galilei und Johannes Kepler korrigiert. Neu eingeführter Galileo durch das Verwenden von Fernrohren, um seine Beobachtungen zu erhöhen.

Kepler war erst, um ein System auszudenken, das richtig die Details der Bewegung der Planeten mit der Sonne am Zentrum beschrieben hat. Jedoch hat Kepler nicht geschafft, eine Theorie hinter den Gesetzen zu formulieren, die er niedergeschrieben hat. Es wurde zur Erfindung von Newton der himmlischen Dynamik und seinem Gesetz der Schwerkraft verlassen, schließlich die Bewegungen der Planeten zu erklären. Newton hat auch das nachdenkende Fernrohr entwickelt.

Weitere Entdeckungen haben den Verbesserungen in der Größe und Qualität des Fernrohrs angepasst. Umfassendere Sternkataloge wurden von Lacaille erzeugt. Der Astronom William Herschel hat einen ausführlichen Katalog der Nebligkeit und Trauben gemacht, und 1781 hat den Planeten Uranus, der erste neue gefundene Planet entdeckt. Die Entfernung zu einem Stern wurde zuerst 1838 bekannt gegeben, als die Parallaxe von 61 Cygni von Friedrich Bessel gemessen wurde.

Während der 1819. Jahrhunderte hat die Aufmerksamkeit auf das drei Körperproblem durch Euler, Clairaut und D'Alembert zu genaueren Vorhersagen über die Bewegungen des Monds und der Planeten geführt. Diese Arbeit wurde weiter von Lagrange und Laplace raffiniert, den Massen der Planeten und Monde erlaubend, von ihren Unruhen geschätzt zu werden.

Bedeutende Fortschritte in der Astronomie sind mit der Einführung der neuen Technologie, einschließlich des Spektroskops und der Fotografie geschehen. Fraunhofer hat ungefähr 600 Bänder im Spektrum der Sonne in 1814-15 entdeckt, den, 1859, Kirchhoff der Anwesenheit verschiedener Elemente zugeschrieben hat. Wie man bewies, waren Sterne der eigenen Sonne der Erde, aber mit einer breiten Reihe von Temperaturen, Massen und Größen ähnlich.

Die Existenz der Milchstraße der Erde, der Milchstraße, als eine getrennte Gruppe von Sternen, wurde nur im 20. Jahrhundert, zusammen mit der Existenz von "Außen"-Milchstraßen, und bald danach, die Vergrößerung des Weltalls bewiesen, das im Zurücktreten von den meisten Milchstraßen von uns gesehen ist. Moderne Astronomie hat auch viele exotische Gegenstände wie Quasare, Pulsars, blazars, und Radiomilchstraßen entdeckt, und hat diese Beobachtungen verwendet, um physische Theorien zu entwickeln, die einige dieser Gegenstände in Bezug auf ebenso exotische Gegenstände wie schwarze Löcher und Neutronensterne beschreiben. Physische Kosmologie hat riesige Fortschritte während des 20. Jahrhunderts, mit dem Modell des Urknalls schwer unterstützt durch die Beweise zur Verfügung gestellt durch die Astronomie und Physik, wie die kosmische Mikrowellenhintergrundradiation, das Gesetz von Hubble und der kosmologische Überfluss an Elementen gemacht. Raumfernrohre haben Maße in Teilen des elektromagnetischen Spektrums ermöglicht, das normalerweise blockiert oder durch die Atmosphäre trübe ist.

Beobachtungsastronomie

In der Astronomie ist die Hauptinformationsquelle über Himmelskörper und andere Gegenstände das sichtbare Licht oder mehr allgemein elektromagnetische Radiation. Beobachtungsastronomie kann gemäß dem beobachteten Gebiet des elektromagnetischen Spektrums geteilt werden. Einige Teile des Spektrums können von der Oberfläche der Erde beobachtet werden, während andere Teile nur entweder von hohen Höhen oder von Raum erkennbar sind. Die spezifische Information über diese Teilfelder wird unten gegeben.

Radioastronomie

Radioastronomie studiert Radiation mit Wellenlängen, die größer sind als etwa ein Millimeter. Radioastronomie ist von den meisten anderen Formen der Beobachtungsastronomie darin verschieden die beobachteten Funkwellen können als Wellen aber nicht als getrennte Fotonen behandelt werden. Folglich ist es relativ leichter, sowohl den Umfang als auch die Phase von Funkwellen zu messen, wohingegen das an kürzeren Wellenlängen nicht als leicht getan wird.

Obwohl einige Funkwellen durch astronomische Gegenstände in der Form der Thermalemission erzeugt werden, wird der grösste Teil der Radioemission, die von der Erde beobachtet wird, in der Form der Synchrotron-Radiation gesehen, die erzeugt wird, wenn Elektronen um magnetische Felder schwingen. Zusätzlich sind mehrere geisterhafte Linien, die durch interstellares Benzin, namentlich die geisterhafte Wasserstofflinie an 21 Cm erzeugt sind, an Radiowellenlängen erkennbar.

Ein großes Angebot an Gegenständen ist an Radiowellenlängen, einschließlich supernovae, interstellaren Benzins, Pulsars und aktiver galaktischer Kerne erkennbar.

Infrarotastronomie

Infrarotastronomie befasst sich mit der Entdeckung und Analyse der Infrarotradiation (Wellenlängen, die länger sind als roter Licht). Außer an Wellenlängen in der Nähe von der sichtbaren leichten, infraroten Radiation ist von der Atmosphäre schwer gefesselt, und die Atmosphäre erzeugt bedeutende Infrarotemission. Folglich müssen Infrarotsternwarten in hohen, trockenen Plätzen oder im Raum gelegen werden. Das Infrarotspektrum ist nützlich, um Gegenstände zu studieren, die zu kalt sind, um sichtbares Licht, wie Planeten und circumstellar Platten auszustrahlen. Längere Infrarotwellenlängen können auch in Wolken von Staub eindringen, die sichtbares Licht blockieren, Beobachtung von jungen Sternen in molekularen Wolken und den Kernen von Milchstraßen erlaubend. Einige Moleküle strahlen stark in infrarot aus. Das kann verwendet werden, um Chemie im Raum zu studieren; mehr spezifisch kann es Wasser in Kometen entdecken.

Optische Astronomie

Historisch ist optische Astronomie, auch genannt sichtbare leichte Astronomie, die älteste Form der Astronomie. Optische Images wurden mit der Hand ursprünglich gezogen. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts und des grössten Teiles des 20. Jahrhunderts wurden Images mit der fotografischen Ausrüstung gemacht. Moderne Images werden mit Digitalentdeckern, besonders Entdeckern mit ladungsgekoppelten Halbleiterbausteinen (CCDs) gemacht. Obwohl sich sichtbares Licht selbst von etwa 4000 Å bis 7000 Å ausstreckt (400 nm zu 700 nm), wird dieselbe an diesen Wellenlängen verwendete Ausrüstung auch verwendet, um eine nah-ultraviolette und nah-infrarote Radiation zu beobachten.

Ultraviolette Astronomie

Ultraviolette Astronomie wird allgemein verwendet, um sich auf Beobachtungen an ultravioletten Wellenlängen zwischen etwa 100 und 3200 Å (10 bis 320 nm) zu beziehen. Das Licht an diesen Wellenlängen ist von der Atmosphäre der Erde gefesselt, so müssen Beobachtungen an diesen Wellenlängen von der oberen Atmosphäre oder vom Raum durchgeführt werden. Ultravioletter Astronomie wird am besten der Studie der Thermalradiation und geisterhaften Emissionslinien von heißen blauen Sternen angepasst (OB Sterne), die in diesem Welle-Band sehr hell sind. Das schließt die blauen Sterne in andere Milchstraßen ein, die die Ziele von mehreren ultravioletten Überblicken gewesen sind. Andere im ultravioletten Licht allgemein beobachtete Gegenstände schließen planetarische Nebelflecke, Supernova-Reste und aktive galaktische Kerne ein. Jedoch, weil ultraviolettes Licht von interstellarem Staub leicht gefesselt ist, ist eine passende Anpassung von ultravioletten Maßen notwendig.

Röntgenstrahl-Astronomie

Röntgenstrahl-Astronomie ist die Studie von astronomischen Gegenständen an Röntgenstrahl-Wellenlängen. Gewöhnlich strahlen Gegenstände Röntgenstrahl-Radiation als Synchrotron-Emission (erzeugt durch Elektronen aus, die um magnetische Feldlinien schwingen), Thermalemission von dünnem Benzin oben 10 (10 Millionen) kelvins und Thermalemission von dickem Benzin über 10 Kelvin. Da Röntgenstrahlen von der Atmosphäre der Erde gefesselt sind, müssen alle Röntgenstrahl-Beobachtungen von Höhenballons, Raketen oder Raumfahrzeug durchgeführt werden. Bemerkenswerte Röntgenstrahl-Quellen schließen Röntgenstrahl-Dualzahlen, Pulsars, Supernova-Reste, elliptische Milchstraßen, Trauben von Milchstraßen und aktive galaktische Kerne ein.

Gemäß der offiziellen Website der NASA wurden Röntgenstrahlen zuerst beobachtet und 1895 von Wilhelm Conrad Röntgen, einem deutschen Wissenschaftler dokumentiert, der sie ganz zufällig gefunden hat, als er mit Vakuumtuben experimentiert hat. Durch eine Reihe von Experimenten, einschließlich des berüchtigten Röntgenstrahls fotografieren er hat der Hand seiner Frau mit einem Ehering darauf genommen, Röntgen ist im Stande gewesen, die beginnenden Elemente der Radiation zu entdecken. "X" hält tatsächlich seine eigene Bedeutung, weil es die Unfähigkeit von Röntgen vertritt, sich genau zu identifizieren, welche Radiation es war.

Gammastrahl-Astronomie

Gammastrahl-Astronomie ist die Studie von astronomischen Gegenständen an den kürzesten Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums. Gammastrahlung kann direkt durch Satelliten wie die Gammastrahl-Sternwarte von Compton beobachtet werden, oder durch Spezialfernrohre hat atmosphärische Fernrohre von Cherenkov genannt. Die Fernrohre von Cherenkov entdecken die Gammastrahlung direkt nicht wirklich, aber entdecken stattdessen die Blitze des sichtbaren erzeugten Lichtes, wenn Gammastrahlung von der Atmosphäre der Erde gefesselt ist.

Die meisten Gammastrahl-Ausstrahlen-Quellen sind wirklich Gammastrahl-Brüche, Gegenstände, die nur Gammastrahlung für einige Millisekunden zu Tausenden von Sekunden vor dem Verklingen erzeugen. Nur 10 % von Gammastrahl-Quellen sind nichtvergängliche Quellen. Diese unveränderlichen Gammastrahl-Emitter schließen Pulsars, Neutronensterne und schwarze Loch-Kandidaten wie aktive galaktische Kerne ein.

Auf dem elektromagnetischen Spektrum nicht gestützte Felder

Zusätzlich zur elektromagnetischen Radiation können einige andere Ereignisse, die aus großen Entfernungen entstehen, von der Erde beobachtet werden.

In der Neutrino-Astronomie verwenden Astronomen spezielle unterirdische Möglichkeiten wie WEISER, GALLEX, und Kamioka II/III, um neutrinos zu entdecken. Diese neutrinos entstehen in erster Linie aus der Sonne sondern auch aus supernovae. Kosmische Strahlen, die aus sehr hohen Energiepartikeln bestehen, die verfallen oder absorbiert werden können, wenn sie in die Atmosphäre der Erde eingehen, laufen auf eine Kaskade von Partikeln hinaus, die von aktuellen Sternwarten entdeckt werden können. Zusätzlich können einige zukünftige Neutrino-Entdecker auch zu den erzeugten Partikeln empfindlich sein, wenn kosmische Strahlen die Atmosphäre der Erde schlagen. Gravitationswelle-Astronomie ist ein erscheinendes neues Feld der Astronomie, die zum Ziel hat, Gravitationswelle-Entdecker zu verwenden, um Beobachtungsdaten über Kompaktgegenstände zu sammeln. Einige Sternwarten, sind wie der Laserinterferometer Gravitationssternwarte LIGO gebaut worden, aber Gravitationswellen sind äußerst schwierig zu entdecken.

Planetarische Astronomen haben viele dieser Phänomene durch das Raumfahrzeug und die Beispielrückmissionen direkt beobachtet. Diese Beobachtungen schließen Luftparade-Missionen mit entfernten Sensoren ein, Fahrzeuge landend, die Experimente auf den Oberflächenmaterialien, impactors durchführen können, die entfernte Abfragung des begrabenen Materials und Beispielrückmissionen erlauben, die direkte Laborüberprüfung erlauben.

Astrometry und himmlische Mechanik

Eines der ältesten Felder in der Astronomie, und in der ganzen Wissenschaft, ist das Maß der Positionen von himmlischen Gegenständen. Historisch sind genaue Kenntnisse der Positionen der Sonne, des Monds, der Planeten und der Sterne in der himmlischen Navigation und im Bilden von Kalendern notwendig gewesen.

Das sorgfältige Maß der Positionen der Planeten hat zu einem festen Verstehen von Gravitationsunruhen und einer Fähigkeit geführt, vorige und zukünftige Positionen der Planeten mit der großen Genauigkeit, ein als himmlische Mechanik bekanntes Feld zu bestimmen. Mehr kürzlich wird das Verfolgen von erdnahen Gegenständen Vorhersagen von nahen Begegnungen und potenzielle Kollisionen mit der Erde berücksichtigen.

Das Maß der Sternparallaxe von nahe gelegenen Sternen stellt eine grundsätzliche Grundlinie in der kosmischen Entfernungsleiter zur Verfügung, die verwendet wird, um die Skala des Weltalls zu messen. Parallaxe-Maße von nahe gelegenen Sternen stellen eine absolute Grundlinie für die Eigenschaften von entfernteren Sternen zur Verfügung, weil ihre Eigenschaften verglichen werden können. Maße der radialen richtigen und Geschwindigkeitsbewegung zeigen den kinematics dieser Systeme durch die Milchstraße-Milchstraße. Ergebnisse von Astrometric werden auch verwendet, um den Vertrieb der dunklen Sache in der Milchstraße zu messen.

Während der 1990er Jahre wurde die astrometric Technik, das Sternwackeln zu messen, verwendet, um große extrasolar Planeten zu entdecken, die nahe gelegene Sterne umkreisen.

Theoretische Astronomie

Theoretische Astronomen verwenden ein großes Angebot an Werkzeugen, die analytische Modelle (zum Beispiel, Polytropen einschließen, um den Handlungsweisen eines Sterns näher zu kommen), und rechenbetonte numerische Simulationen. Jeder ist im Vorteil. Analytische Modelle eines Prozesses sind allgemein dafür besser, Scharfsinnigkeit ins Herz dessen zu geben, was weitergeht. Numerische Modelle können die Existenz von Phänomenen und Effekten offenbaren, die sonst nicht gesehen würden.

Theoretiker in der Astronomie sind bestrebt, theoretische Modelle zu schaffen und die Beobachtungsfolgen jener Modelle auszurechnen. Das hilft Beobachtern, nach Daten zu suchen, die ein Modell oder Hilfe in der Auswahl zwischen mehrerem Stellvertreter oder widerstreitende Modelle widerlegen können.

Theoretiker versuchen auch, Modelle zu erzeugen oder zu modifizieren, um neue Daten in Betracht zu ziehen. Im Fall von einer Widersprüchlichkeit ist die allgemeine Tendenz zu versuchen, minimale Modifizierungen zum Modell zu machen, um die Daten zu passen. In einigen Fällen kann ein großer Betrag von inkonsequenten Daten mit der Zeit zu Gesamtaufgeben eines Modells führen.

Von theoretischen Astronomen studierte Themen schließen ein: Sterndynamik und Evolution; Milchstraße-Bildung; groß angelegte Struktur der Sache im Weltall; Ursprung von kosmischen Strahlen; allgemeine Relativität und physische Kosmologie, einschließlich der Schnur-Kosmologie und astroparticle Physik. Relativität von Astrophysical dient als ein Werkzeug, um die Eigenschaften von in großem Umfang Strukturen zu messen, für die Schwerkraft eine bedeutende Rolle in physischen Phänomenen untersucht und als die Basis für das schwarze Loch (astro) Physik und die Studie von Gravitationswellen spielt.

Einige weit akzeptierte und studierte Theorien und Modelle in der Astronomie, die jetzt ins Modell des Lambdas-CDM eingeschlossen ist, sind der Urknall, die Kosmische Inflation, die dunkle Sache und die grundsätzlichen Theorien der Physik.

Einige Beispiele dieses Prozesses:

Dunkle Sache und dunkle Energie sind die aktuellen Hauptthemen in der Astronomie, als ihre Entdeckung und während der Studie der Milchstraßen hervorgebrachte Meinungsverschiedenheit.

Spezifische Teilfelder

Sonnenastronomie

In einer Entfernung von ungefähr acht leichten Minuten ist der am häufigsten studierte Stern die Sonne, ein typischer Hauptfolge-Zwergstern der stellaren Klasse G2 V und ungefähr 4.6 Gyr im Alter. Die Sonne wird als kein variabler Stern betrachtet, aber sie erlebt wirklich periodische Änderungen in der als der Sonnenfleck-Zyklus bekannten Tätigkeit. Das ist eine 11-jährige Schwankung in Sonnenfleck-Zahlen. Sonnenflecke sind Gebiete von durchschnittlichen Temperaturen "tiefer als", die mit der intensiven magnetischen Tätigkeit vereinigt werden.

Die Sonne hat in der Lichtstärke über den Kurs seines Lebens fest zugenommen, um 40 % zunehmend, seitdem es zuerst ein Hauptfolge-Stern geworden ist. Die Sonne hat auch periodische Änderungen in der Lichtstärke erlebt, die einen bedeutenden Einfluss auf die Erde haben kann. Wie man glaubt, hat das Schwafeln Minimum zum Beispiel das Kleine Eiszeit-Phänomen während des Mittleren Alters verursacht.

Die sichtbare Außenoberfläche der Sonne wird den Photobereich genannt. Über dieser Schicht ist ein dünnes als der chromosphere bekanntes Gebiet. Das wird durch einen Transistorübergangsbereich schnell zunehmender Temperaturen dann durch die überhitzte Korona umgeben.

Am Zentrum der Sonne ist das Kerngebiet, ein Volumen der genügend Temperatur und des Drucks für die Kernfusion, um vorzukommen. Über dem Kern ist die Strahlenzone, wo das Plasma den Energiestrom mittels der Radiation befördert. Die Außenschichten bilden eine Konvektionszone, wohin das Gasmaterial Energie in erster Linie durch die physische Versetzung des Benzins transportiert. Es wird geglaubt, dass diese Konvektionszone die magnetische Tätigkeit schafft, die Sonne-Punkte erzeugt.

Ein Sonnenwind von Plasmapartikeln strömt ständig äußer von der Sonne, bis es den heliopause erreicht. Dieser Sonnenwind wirkt mit dem magnetosphere der Erde aufeinander, um die Strahlenriemen von Van Allen, sowie die Aurora zu schaffen, wo die Linien des magnetischen Feldes der Erde in die Atmosphäre hinuntersteigen.

Planetarische Wissenschaft

Dieses astronomische Feld untersucht den Zusammenbau von Planeten, Monden, Zwergplaneten, Kometen, Asteroiden und anderen Körpern, die die Sonne, sowie extrasolar Planeten umkreisen. Das Sonnensystem ist relativ am Anfang durch Fernrohre und dann später durch das Raumfahrzeug gut studiert worden. Das hat ein gutes gesamtes Verstehen der Bildung und Evolution dieses planetarischen Systems zur Verfügung gestellt, obwohl viele neue Entdeckungen noch gemacht werden.

Das Sonnensystem wird in die inneren Planeten, den Asteroid-Riemen und die Außenplaneten unterteilt. Die inneren Landplaneten bestehen aus Quecksilber, Venus, Erde und Mars. Die riesigen Außengasplaneten sind Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Außer Neptun liegt der Kuiper Riemen, und schließlich die Oort Wolke, die sich so weit ein Lichtjahr ausstrecken kann.

Die Planeten wurden in der protoplanetary Platte gebildet, die die frühe Sonne umgeben hat. Durch einen Prozess, der Gravitationsanziehungskraft, Kollision und Zunahme eingeschlossen hat, hat die Platte Klumpen der Sache gebildet, die, mit der Zeit, protoplanets geworden ist. Der Strahlendruck des Sonnenwinds hat dann den grössten Teil der anwachsen unassenen Sache vertrieben, und nur jene Planeten mit der genügend Masse haben ihre gasartige Atmosphäre behalten. Die Planeten haben fortgesetzt, aufzukehren, oder, die restliche Sache während einer Periode der intensiven Beschießung Schleudersitz zu betätigen, die durch die vielen Einfluss-Krater auf dem Mond gezeigt ist. Während dieser Periode können einige der protoplanets, die Haupthypothese dafür kollidiert haben, wie der Mond gebildet wurde.

Sobald ein Planet genügend Masse, die Materialien mit verschiedenen Dichten erreicht, die innerhalb während der planetarischen Unterscheidung abgesondert sind. Dieser Prozess kann einen steinigen oder metallischen Kern bilden, der durch einen Mantel und eine Außenoberfläche umgeben ist. Der Kern kann feste und flüssige Gebiete einschließen, und einige planetarische Kerne erzeugen ihr eigenes magnetisches Feld, das ihre Atmosphären vor dem Sonnenwindabstreifen schützen kann.

Ein Planet oder die Innenhitze des Monds werden von den Kollisionen erzeugt, die den Körper, radioaktive Materialien (z.B Uran, Thorium und Al), oder Gezeitenheizung geschaffen haben. Einige Planeten und Monde sammeln genug Hitze an, um geologische Prozesse wie volcanism und Tektonik zu steuern. Diejenigen, die ansammeln oder eine Atmosphäre behalten, können auch Oberflächenerosion vom Wind oder Wasser erleben. Kleinere Körper, ohne Gezeitenheizung, werden schneller kühl; und ihre geologische Tätigkeit hört mit Ausnahme vom Einfluss cratering auf.

Sternastronomie

Die Studie von Sternen und Sternevolution sind für unser Verstehen des Weltalls grundsätzlich. Die Astrophysik von Sternen ist durch die Beobachtung und das theoretische Verstehen bestimmt worden; und von Computersimulationen des Interieurs.

Sternbildung kommt in dichten Gebieten von Staub und Benzin vor, das als riesige molekulare Wolken bekannt ist. Wenn destabilisiert, können Wolkenbruchstücke unter dem Einfluss des Ernstes zusammenbrechen, um einen protostar zu bilden. Ein genug dichtes und heißes Kerngebiet wird Kernfusion auslösen, so einen Hauptfolge-Stern schaffend.

Fast alle Elemente, die schwerer sind als Wasserstoff und Helium, wurden innerhalb der Kerne von Sternen geschaffen.

Die Eigenschaften des resultierenden Sterns hängen in erster Linie auf seine Startmasse ab. Je massiver der Stern, desto größer seine Lichtstärke, und schneller es den Wasserstoffbrennstoff in seinem Kern ausgibt. Mit der Zeit wird dieser Wasserstoffbrennstoff in Helium völlig umgewandelt, und der Stern beginnt sich zu entwickeln. Die Fusion von Helium verlangt eine höhere Kerntemperatur, so dass sich der Stern sowohl in der Größe ausbreitet, als auch in der Kerndichte zunimmt. Der resultierende rote Riese genießt eine kurze Lebensdauer, bevor der Helium-Brennstoff der Reihe nach verbraucht wird. Sehr massive Sterne können auch eine Reihe erleben, Entwicklungsphasen zu vermindern, weil sie zunehmend schwerere Elemente verschmelzen.

Das Endschicksal des Sterns hängt von seiner Masse mit Sternen der Masse ab, die größer ist als ungefähr achtmal die Sonne, die Kernzusammenbruch supernovae wird; während kleinere Sterne planetarische Nebelflecke bilden, und sich zum Weiß entwickeln, ragt über. Der Rest einer Supernova ist ein dichter Neutronenstern, oder, wenn die Sternmasse mindestens dreimal mehr als das der Sonne, eines schwarzen Loches war. Schließen Sie binäre Sterne können komplizierteren Entwicklungspfaden wie Massenübertragung auf einen weißen Zwergbegleiter folgen, der eine Supernova potenziell verursachen kann. Planetarische Nebelflecke und supernovae sind für den Vertrieb von Metallen zum interstellaren Medium notwendig; ohne sie würden alle neuen Sterne (und ihre planetarischen Systeme) von Wasserstoff und Helium allein gebildet.

Galaktische Astronomie

Unsere Sonnensystembahnen innerhalb der Milchstraße, eine abgesperrte spiralförmige Milchstraße, die ein prominentes Mitglied von Local Group von Milchstraßen ist. Es ist eine rotierende Masse von Benzin, Staub, Sternen und anderen Gegenständen, die durch die gegenseitige Gravitationsanziehungskraft zusammengehalten sind. Da die Erde innerhalb der staubigen Außenarme gelegen wird, gibt es große Teile der Milchstraße, die von der Ansicht verdunkelt werden.

Im Zentrum der Milchstraße ist der Kern, eine Beule in der Form von der Bar damit, was, wie man glaubt, ein supermassives schwarzes Loch am Zentrum ist. Das wird durch vier primäre Arme dass Spirale vom Kern umgeben. Das ist ein Gebiet der aktiven Sternbildung, die viele jünger, Bevölkerung I Sterne enthält. Die Platte wird durch einen Sphäroid-Ring von älteren, Bevölkerung II Sterne, sowie relativ dichte Konzentrationen von als kugelförmige Trauben bekannten Sternen umgeben.

Zwischen den Sternen liegt das interstellare Medium, ein Gebiet der spärlichen Sache. In den dichtesten Gebieten schaffen molekulare Wolken von molekularem Wasserstoff und anderen Elementen sternbildende Gebiete. Diese beginnen als dunkle oder Kompaktvorsternkernnebelflecke, die sich konzentrieren und (in Volumina zusammenbrechen, die durch die Jeans-Länge bestimmt sind), um kompakten protostars zu bilden.

Da die massiveren Sterne erscheinen, gestalten sie die Wolke in einen H II Gebiet von glühendem Benzin und Plasma um. Der Sternwind und die Supernova-Explosionen von diesen Sternen dienen schließlich, um die Wolke zu verstreuen, häufig ein oder jüngere offene Trauben von Sternen zurücklassend. Diese Trauben zerstreuen sich allmählich, und die Sterne schließen sich der Bevölkerung der Milchstraße an.

Kinematische Studien der Sache in der Milchstraße und den anderen Milchstraßen haben demonstriert, dass es mehr Masse gibt, als es durch die sichtbare Sache verantwortlich gewesen werden kann. Ein dunkler Sache-Ring scheint, die Masse zu beherrschen, obwohl die Natur dieser dunklen Sache unentschieden bleibt.

Astronomie von Extragalactic

Die Studie von Gegenständen außerhalb unserer Milchstraße ist ein Zweig der Astronomie, die mit der Bildung und Evolution von Milchstraßen betroffen ist; ihre Morphologie und Klassifikation; und die Überprüfung aktiver Milchstraßen, und die Gruppen und Trauben von Milchstraßen. Der Letztere ist für das Verstehen der groß angelegten Struktur des Weltalls wichtig.

Die meisten Milchstraßen werden in verschiedene Gestalten organisiert, die Klassifikationsschemas berücksichtigen. Sie werden in spiralförmige, elliptische und Unregelmäßige Milchstraßen allgemein geteilt.

Wie der Name darauf hinweist, hat eine elliptische Milchstraße die Quer-Schnittgestalt einer Ellipse. Die Sterne kommen zufällige Bahnen ohne bevorzugte Richtung voran. Diese Milchstraßen enthalten wenig oder keinen interstellaren Staub; wenige sternbildende Gebiete; und allgemein ältere Sterne. Elliptische Milchstraßen werden am Kern von galaktischen Trauben allgemeiner gefunden, und können durch Fusionen von großen Milchstraßen gebildet werden.

Eine spiralförmige Milchstraße wird in eine Wohnung organisiert, Platte, gewöhnlich mit einer prominenten Beule oder Bar am Zentrum rotieren lassend, und helle Arme diese äußere Spirale schleppend. Die Arme sind staubige Gebiete der Sternbildung, wo massive junge Sterne eine blaue Tönung erzeugen. Spiralförmige Milchstraßen werden normalerweise durch einen Ring von älteren Sternen umgeben. Sowohl die Milchstraße als auch die Milchstraße von Andromeda sind spiralförmige Milchstraßen.

Unregelmäßige Milchstraßen sind anscheinend chaotisch, und sind weder spiralförmig noch elliptisch. Über ein Viertel aller Milchstraßen sind unregelmäßig, und die eigenartigen Gestalten solcher Milchstraßen können das Ergebnis der Gravitationswechselwirkung sein.

Eine aktive Milchstraße ist eine Bildung, die einen bedeutenden Betrag seiner Energie von einer Quelle außer Sternen, Staub und Benzin ausstrahlt; und wird durch ein Kompaktgebiet am Kern, gewöhnlich Gedanke angetrieben, um ein supermassives schwarzes Loch zu sein, das Radiation vom Material im Fallen ausstrahlt.

Eine Radiomilchstraße ist eine aktive Milchstraße, die im Radioteil des Spektrums sehr leuchtend ist, und riesige Wolken oder Lappen von Benzin ausstrahlt. Aktive Milchstraßen, die energiereiche Radiation ausstrahlen, schließen Milchstraßen von Seyfert, Quasare und Blazars ein. Wie man glaubt, sind Quasare die am meisten durchweg leuchtenden Gegenstände im bekannten Weltall.

Die groß angelegte Struktur des Weltalls wird von Gruppen und Trauben von Milchstraßen vertreten. Diese Struktur wird in einer Hierarchie von Gruppierungen, mit dem größten Wesen die Supertrauben organisiert. Die gesammelte Sache wird in Glühfäden und Wände gebildet, große Leere zwischen verlassend.

Kosmologie

Kosmologie (vom Griechen  "Welt, Weltall" und  "Wort, Studie") konnte als die Studie des Weltalls als Ganzes betrachtet werden.

Beobachtungen der groß angelegten Struktur des Weltalls, ein als physische Kosmologie bekannter Zweig, haben ein tiefes Verstehen der Bildung und Evolution des Weltalls zur Verfügung gestellt. Grundsätzlich für die moderne Kosmologie ist die gut akzeptierte Theorie des Urknalls, worin unser Weltall an einem einzelnen Punkt rechtzeitig begonnen hat, und sich danach über den Kurs von 13.7 Gyr zu seinem aktuellen Zustand ausgebreitet hat. Das Konzept des Urknalls kann zurück zur Entdeckung der Mikrowellenhintergrundradiation 1965 verfolgt werden.

Im Laufe dieser Vergrößerung hat das Weltall mehrere Entwicklungsstufen erlebt. In den sehr frühen Momenten wird es theoretisiert, dass das Weltall eine sehr schnelle kosmische Inflation erfahren hat, die die Startbedingungen homogenisiert hat. Danach hat nucleosynthesis den elementaren Überfluss am frühen Weltall erzeugt. (Siehe auch nucleocosmochronology.)

Als sich die ersten neutralen Atome von einem Meer von primordialen Ionen geformt haben, ist Raum durchsichtig für die Radiation geworden, die Energie angesehen heute als die Mikrowellenhintergrundradiation veröffentlichend. Das dehnbare Weltall hat dann ein Dunkles Alter wegen des Mangels an Sternenergiequellen erlebt.

Eine hierarchische Struktur der Sache hat begonnen, sich von Minutenschwankungen in der Massendichte zu formen. Sache hat in den dichtesten Gebieten angewachsen, Wolken von Benzin und den frühsten Sternen bildend. Diese massiven Sterne haben den Wiederionisationsprozess ausgelöst und werden geglaubt, viele der schweren Elemente im frühen Weltall geschaffen zu haben, die, durch den Kernzerfall, leichtere Elemente schaffen, dem Zyklus von nucleosynthesis erlaubend, länger weiterzugehen.

Gravitationsansammlungen haben sich in Glühfäden gesammelt, Leere in den Lücken verlassend. Allmählich haben sich Organisationen von Benzin und Staub verschmolzen, um die ersten primitiven Milchstraßen zu bilden. Mit der Zeit haben diese in mehr Sache gezogen, und wurden häufig in Gruppen und Trauben von Milchstraßen dann in Supertrauben der größeren Skala organisiert.

Grundsätzlich für die Struktur des Weltalls ist die Existenz der dunklen Sache und dunklen Energie. Wie man jetzt denkt, sind das seine dominierenden Bestandteile, 96 % der Masse des Weltalls bildend. Deshalb wird viel Anstrengung im Versuchen ausgegeben, die Physik dieser Bestandteile zu verstehen.

Zwischendisziplinarische Studien

Astronomie und Astrophysik haben bedeutende zwischendisziplinarische Verbindungen mit anderen wissenschaftlichen Hauptfeldern entwickelt. Archaeoastronomy ist die Studie von alten oder traditionellen Astronomien in ihrem kulturellen Zusammenhang, archäologische und anthropologische Beweise verwertend. Astrobiology ist die Studie des Advents und der Evolution von biologischen Systemen im Weltall mit der besonderen Betonung auf der Möglichkeit des Nichtlandlebens.

Die Studie von Chemikalien, die im Raum, einschließlich ihrer Bildung, Wechselwirkung und Zerstörung gefunden sind, wird astrochemistry genannt. Diese Substanzen werden gewöhnlich in molekularen Wolken gefunden, obwohl sie auch in niedrigen Temperatursternen erscheinen können, braun ragt über und Planeten. Cosmochemistry ist die Studie der Chemikalien, die innerhalb des Sonnensystems, einschließlich der Ursprünge der Elemente und Schwankungen in den Isotop-Verhältnissen gefunden sind. Beide dieser Felder vertreten ein Übergreifen der Disziplinen der Astronomie und Chemie. Als "forensische Astronomie", schließlich, sind Methoden von der Astronomie verwendet worden, um Probleme des Gesetzes und der Geschichte zu beheben.

Amateurastronomie

Astronomie ist eine der Wissenschaften, zu denen Dilettanten meist beitragen können.

Insgesamt beobachten Amateurastronomen eine Vielfalt von himmlischen Gegenständen und Phänomenen manchmal mit der Ausrüstung, die sie selbst bauen. Allgemeine Ziele von Amateurastronomen schließen den Mond, die Planeten, die Sterne, die Kometen, die Meteor-Schauer und eine Vielfalt von Gegenständen des tiefen Himmels wie Sterntrauben, Milchstraßen und Nebelflecke ein. Ein Zweig der Amateurastronomie, Amateurastrophotography, schließt die Einnahme von Fotos des Nachthimmels ein. Viele Dilettanten spezialisieren sich gern auf die Beobachtung von besonderen Gegenständen, Typen von Gegenständen oder Typen von Ereignissen, die sie interessieren.

Die meisten Dilettanten arbeiten an sichtbaren Wellenlängen, aber einem kleinen Minderheitsexperiment mit Wellenlängen außerhalb des sichtbaren Spektrums. Das schließt den Gebrauch von Infrarotfiltern auf herkömmlichen Fernrohren und auch den Gebrauch von Radiofernrohren ein. Der Pionier der Amateurradioastronomie war Karl Jansky, der angefangen hat, den Himmel an Radiowellenlängen in den 1930er Jahren zu beobachten. Mehrere Amateurastronomen verwenden entweder selbst gemachte Fernrohre oder verwenden Radiofernrohre, die für die Astronomie-Forschung ursprünglich gebaut wurden, aber die jetzt für Dilettanten (z.B das Einmeilenfernrohr) verfügbar sind.

Amateurastronomen setzen fort, wissenschaftliche Beiträge zum Feld der Astronomie zu leisten. Tatsächlich ist es eine der wenigen wissenschaftlichen Disziplinen, wo Dilettanten noch bedeutende Beiträge leisten können. Dilettanten können occultation Maße machen, die verwendet werden, um die Bahnen von geringen Planeten zu raffinieren. Sie können auch Kometen entdecken, und regelmäßige Beobachtungen von variablen Sternen durchführen. Verbesserungen in der Digitaltechnologie haben Dilettanten erlaubt, eindrucksvolle Fortschritte im Feld von astrophotography zu machen.

Ungelöste Probleme in der Astronomie

Obwohl die wissenschaftliche Disziplin der Astronomie enorme Schritte im Verstehen der Natur des Weltalls und seines Inhalts gemacht hat, dort bleiben Sie einige wichtige unbeantwortete Fragen. Antworten auf diese können den Aufbau des neuen Bodens - und im Weltraum vorhandene Instrumente, und vielleicht neue Entwicklungen in der theoretischen und experimentellen Physik verlangen.

  • Wie ist der Ursprung des Sternmassenspektrums? D. h. warum beobachten Astronomen denselben Vertrieb von Sternmassen - die anfängliche Massenfunktion - anscheinend unabhängig von den anfänglichen Bedingungen? Ein tieferes Verstehen der Bildung von Sternen und Planeten ist erforderlich.
  • Gibt es anderes Leben im Weltall? Besonders gibt es anderes intelligentes Leben? Wenn so, wie ist die Erklärung für das Paradox von Fermi? Die Existenz des Lebens anderswohin hat wichtige wissenschaftliche und philosophische Implikationen. Ist das Sonnensystem normal oder atypisch?
  • Was veranlasste das Weltall sich zu formen? Ist die Proposition der Fein abgestimmten richtigen Weltall-Hypothese? Wenn so, konnte das das Ergebnis der kosmologischen Zuchtwahl sein? Was verursachte die kosmische Inflation, die erzeugte unser homogenes Weltall? Warum ist dort eine baryon Asymmetrie?
  • Wie ist die Natur der dunklen Sache und dunklen Energie? Diese beherrschen die Evolution und das Schicksal des Weltalls, noch bleibt ihre wahre Natur unbekannt. Wie wird das äußerste Schicksal des Weltalls sein?
  • Wie formten sich die ersten Milchstraßen? Wie formten sich supermassive schwarze Löcher?
  • Was schafft die ultraenergiereichen kosmischen Strahlen?

Siehe auch

Bibliografie

Links


Familie und Verbraucherwissenschaft / Gleichförmige Konvergenz
Impressum & Datenschutz